JP2008171236A - プログラム作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分散制御システムと安全計装システムとが統合された統合システムで用いられるアプリケーションプログラム等のプログラムのデバッグを効率的に行うことができるプログラム作成装置を提供する。
【解決手段】プログラム作成装置１０は、記分散制御システムを仮想的に実現するシミュレータ（ＤＣＳ制御ステーションシミュレータ１１、仮想ＤＣＳ操作監視端末１２等）と、仮想通信バスＢを介して上記のシミュレータと通信が可能であり、所定のプログラムに基づいた安全制御を行う安全計装システムを仮想的に実現する安全制御ステーションシミュレータ１４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、分散制御システムと安全計装システムとが統合された統合システムで用いられるアプリケーションプログラム等のプログラムの作成、編集、デバッグ等を行うプログラム作成装置に関する。

近年、プラントは、生産力の向上、生産効率の向上等のために大規模化・統合化が図られている。このようなプラントは、分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）を用いて高度に自動化されて操業されるのが一般的である。また、このようなプラントにおける予期せぬ事故やトラブルからの人身・環境・設備保護を目的として安全計装システムが開発されている。近年においては、この安全計装システムと上記の分散制御システムとが統合されることが多くなっている。

図３は、従来の統合システムの構成を示すブロック図である。図３に示す通り、従来の統合システム１００は、通信バスＢ１００によって接続された分散制御システム１１０と安全計装システム１２０とからなる。分散制御システム１１０は、分散制御システム１１０を制御するＤＣＳ制御ステーション１１１、ＤＣＳ操作監視端末１１２、並びにこれらで実行するアプリケーションプログラムを作成するためのＤＣＳエンジニアリングステーション１１３を備える。尚、ＤＣＳ制御ステーション１１１、ＤＣＳ操作監視端末１１２、及びＤＣＳエンジニアリングステーション１１３は、通信バスＢ１００に接続されている。

また、安全計装システム１２０は、安全制御を実行する安全制御ステーション１２１と、安全制御ステーション１２１で実行するアプリケーションプログラムを作成するための安全エンジニアリングステーション１２２を備える。尚、安全制御ステーション１２１及び安全エンジニアリングステーション１２２も通信バスＢ１００に接続されている。

図４は、安全制御ステーション１２１及び安全エンジニアリングステーション１２２の要部構成を示すブロック図である。図４に示す通り、安全制御ステーション１２１は、ロジックソルバー部１３１、フィールド信号入出力部１３２、通信部１３３、及び統合機能部１３４を備える。ロジックソルバー部１３１は、安全制御を実現するための安全制御ロジックを実行する。フィールド信号入出力部１３２は、プラント内に設けられた制御対象である各種機器（フィールド機器）から出力される信号及びフィールド機器に与える各種信号（フィールド信号）の入出力を行う。また、通信部１３３は安全エンジニアリングステーション１２２との間で通信を行うものであり、統合機能部１３４は安全計装システム１２０と分散制御システム１１０とを統合するための機能を提供するものである。

安全エンジニアリングワークステーション１２２は、アプリケーシション作成部１４１、シミュレータ１４２、模擬フィールド信号入出力部１４３、及び通信部１４４を備える。アプリケーション作成部１４１は、安全制御ステーション１２１で実行すべきアプリケーションプログラムを作成するための機能をユーザに提供するするものである。シミュレータ１４２は、アプリケーション作成部１４１で作成されたアプリケーションプログラムを実行する。模擬フィールド入出力部１４３は、シミュレータ１４２に対して模擬的にフィールド信号を入出力させるものである。通信部１４４は、安全制御ステーション１２１との間で通信を行うものである。

上記構成において、ユーザが安全制御ステーション１２１で実行させるアプリケーションプログラムを作成する場合には、安全エンジニアリングステーション１２２を操作して作成する。ユーザは、作成したアプリケーションプログラムを、通信バスＢ１００を介して安全制御ステーション１２１に転送する前に安全エンジニアリングワークステーション１２２に設けられたシミュレータ１４２を用いて実行させてデバッグを行う。そして、設計通りの動作が行われていることを確認した後に、通信バスＢ１００を介して安全制御ステーション１２１にアプリケーションプログラムを転送してロジックソルバー部１３１に実行させる。

尚、以下の特許文献１には、各種製造プロセスにおいて、最適運転等を行うために、プロセスモデルを用いてプロセスモデルパラメータを調整する技術が開示されている。
特開２００５−７８５４５号公報

ところで、図４を用いて説明した通り、安全エンジニアリングステーション１２２は、安全制御ステーション１２１と通信を行う通信部１４４を備えている。このため、アプリケーション作成部１４１を用いて安全エンジニアリングステーション１２２で作成されたアプリケーションプログラムを、通信バスＢ１００を介して安全制御ステーション１２１に転送することはできる。

しかしながら、安全エンジニアリングステーション１２２は、安全制御ステーション１２１に設けられた統合機能部１３４に相当する構成を備えてはいない。このため、分散制御システム１１０に設けられたＤＣＳ操作監視端末１１２からの操作を受け付けたり、ＤＣＳ制御ステーション１１１からのデータ設定によって動作するアプリケーションプログラムのデバッグを行うことができない。

このようなアプリケーションプログラムのデバッグを行うには、統合システム１００が設置される現場と同じハードウェアを用意し、入出力部には擬似的なプロセス信号を発生する装置をつないで、作成したアプリケーションプログラムを安全制御ステーション１２１で実際に実行させ、分散制御システム１１０との間で実際に通信を行わせながら動作状況を確認してアプリケーションプログラムのデバッグを行う必要がある。このため、従来はデバッグのために多くの時間を要し、極めて非効率であるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、分散制御システムと安全計装システムとが統合された統合システムで用いられるアプリケーションプログラム等のプログラムのデバッグを効率的に行うことができるプログラム作成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のプログラム作成装置は、分散制御システムと安全計装システムとが統合された統合システムで用いられるプログラムを作成するプログラム作成装置（１０）であって、前記分散制御システムを仮想的に実現する第１シミュレータ（１１、１２、１３）と、仮想通信バスを介して前記第１シミュレータと通信が可能であり、前記プログラムに基づいた安全制御を行う前記安全計装システムを仮想的に実現する第２シミュレータ（１４）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、分散制御システムが仮想的に実現されるとともに、仮想通信バスを介して上記の仮想的な分散制御システムと接続されてプログラムに基づいた安全制御を行う安全計装システムが第２シミュレータで仮想的に実現される。
本発明のプログラム作成装置は、ユーザの操作に基づいて、前記プログラムの作成、編集、及びデバッグの少なくとも１つを実行するアプリケーション作成部（１５）を備えることを特徴としている。
また、本発明のプログラム作成装置は、前記仮想通信バスを介して前記第２シミュレータと通信可能であり、前記アプリケーション作成部で作成された前記プログラムを前記第２シミュレータに転送する通信部（１６）を備えることを特徴としている。
また、本発明のプログラム作成装置は、前記第１シミュレータが、前記分散制御システムの動作を制御する制御ステーションを仮想的に実現する仮想制御装置（１１）と、前記分散制御システムの操作及び監視を行う操作監視端末を仮想的に実現する仮想操作監視端末（１２）との少なくとも一方を備えることを特徴としている。

本発明によれば、分散制御システムが仮想的に実現されるとともに、仮想通信バスを介して上記の仮想的な分散制御システムと接続されてプログラムに基づいた安全制御を行う安全計装システムが第２シミュレータで仮想的に実現されるため、実際の分散制御システム、実際の安全制御ステーション、及びこれらを実際に接続する通信バス等のハードウェアがなくとも統合システムで用いるプログラムの動作確認（デバッグ）を行うことができる。これにより、上記のハードウェアの設置場所に縛られずにデバッグを行えるため、効率的且つ安価にデバッグを行うことができ、プログラムの開発費用の削減が可能であるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるプログラム作成装置について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態によるプログラム作成装置の構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態のプログラム作成装置１０は、ＤＣＳ制御ステーションシミュレータ１１（仮想制御装置）、仮想ＤＣＳ操作監視端末１２（仮想操作監視端末）、ＤＣＳエンジニアリング部１３、安全制御ステーションシミュレータ１４（第２シミュレータ）、アプリケーション作成部１５、及び通信部１６を備えている。尚、これらはソフトウェアによって実現された仮想的な通信バスである仮想通信バスＢに接続されている。

上記ＤＣＳ制御ステーションシミュレータ１１、仮想ＤＣＳ操作監視端末１２、及びＤＣＳエンジニアリング部１３は、図３に示す分散制御システム１１０を仮想的に実現するものである（第１シミュレータ）。具体的には、ＤＣＳ制御ステーションシミュレータ１１は、分散制御システム１１０の動作を制御するＤＣＳ制御ステーション１１１（図３参照）を仮想的に実現する仮想制御装置である。また、仮想ＤＣＳ操作監視端末１２は、分散制御システム１１０の操作及び監視を行うＤＣＳ操作監視端末１１２（図３参照）の仮想的に実現する仮想操作端末である。更に、ＤＣＳエンジニアリング部１３は、ＤＣＳ制御ステーションシミュレータ１１及び仮想ＤＣＳ操作監視端末１２で実行するアプリケーションプログラムを作成するためのものであり、図３のＤＣＳエンジニアリングステーション１１を仮想的に実現するものである。

安全制御ステーションシミュレータ１４は、図３に示す安全制御ステーション１２１を仮想的に実現するものである。この安全制御ステーションシミュレータ１４は、アプリケーション作成部１５で作成されたアプリケーションプログラムに基づいて安全制御のシミュレーションを実行する。また、安全制御ステーションシミュレータ１４は、ＤＣＳ制御ステーションシミュレータ１１、仮想ＤＣＳ操作監視端末１２、及びＤＣＳエンジニアリング部１３からなる仮想的な分散制御システムとの間で仮想バスＢを介した通信が可能である。

安全制御ステーションシミュレータ１４は、ロジックソルバー部２１、模擬フィールド信号入出力部２２、通信部２３、及び統合機能部２４を備える。これらは、図４に示す安全制御ステーション１２１に設けられたロジックソルバー部１３１、フィールド信号入出力部１３２、通信部１３３、及び統合機能部１３４をそれぞれ仮想的に実現するためのものである。

つまり、ロジックソルバー部２１は、アプリケーション作成部１５で作成されたアプリケーションプログラムに基づいて安全制御を実現するための安全制御ロジックを実行する。また、模擬フィールド信号入出力部２２は、プラント内に設けられた制御対象である各種機器（フィールド機器）から出力される信号及びフィールド機器に与える各種信号（フィールド信号）の入出力を模擬的に行うものである。

また、通信部２３は仮想通信バスＢを介して通信部１６との間で仮想的な通信を行うものである。更に、統合機能部２４は、ＤＣＳ制御ステーションシミュレータ１１、仮想ＤＣＳ操作監視端末１２、及びＤＣＳエンジニアリング部１３からなる仮想的な分散制御システムとの間の仮想通信バスＢを介した通信を可能とするものである。

アプリケーション作成部１５は、ユーザの操作に基づいて安全制御ステーションシミュレータ１４で実行させるアプリケーションプログラムの作成を行う。また、ユーザの指示によって、アプリケーションプログラムの作成のみならず、アプリケーションプログラムの編集又はデバッグも行う。通信部１６は、仮想通信バスＢを介して安全制御ステーションシミュレータ１４との間で通信か可能であり、例えばアプリケーション作成部１５で作成されたアプリケーションプログラムを安全制御ステーションシミュレータ１４に転送する。

尚、以上の構成のプログラム作成装置１０は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）上で、上述した各ブロックの機能を実現するプログラムを実行させることにより実現される。或いは、上記の各ブロックの機能を実現するハードウェアにより実現された拡張ボードをＰＣに挿入することによっても実現可能である。但し、分散制御システムや、図３に示す安全制御ステーション１２１を仮想的に実現する安全制御ステーションシミュレータ１４の構成の変更もあり得ることから、上記各ブロックをソフトウェアによって実現するのが望ましい。尚、図１においては図示を省略しているが、このプログラム作成装置１０には、ユーザの指示を入力するキーボード、マウス等の入力装置、及び液晶表示装置等の表示装置が設けられている。

次に、上記構成におけるプログラム作成装置１０の動作について説明する。安全制御ステーションシミュレータ１４で実行させるアプリケーションプログラムは、ユーザがプログラム作成装置１０を用いて作成する。つまり、プログラム作成装置１０の電源が投入されている状態で、ユーザがプログラム作成装置１０に設けられた不図示の入力装置を操作すると、ユーザの操作に基づいてアプリケーション作成部１５がアプリケーションプログラムを作成する。

アプリケーションプログラムの作成が終了し、ユーザがアプリケーションプログラムの転送指示を行うと、通信部１６は仮想通信バスＢを介して安全制御ステーションシミュレータ１４の通信部２３との間で通信を行い、これによりアプリケーションプログラム１５が作成したアプリケーションプログラムが安全制御ステーションシミュレータ１４に転送される。

次いで、ユーザがプログラム作成装置１０に対してアプリケーションプログラムの実行指示を行うと、安全制御ステーションシミュレータ１４のロジックソルバー部２１は、転送されたアプリケーションプログラムを実行する。ここで、実際の安全制御ステーション（図３に示す安全制御ステーション１２１）には、分散制御システム１１０のＤＣＳ操作監視端末１１２でパスワードが入力された場合にのみフィールド機器のオン状態又はオフ状態を制御する機能（パスワードファンクションブロック機能）がある。以下、この機能を用いた安全制御を例に挙げてプログラム作成装置１０の動作を説明する。

図２は、パスワードファンクションブロック機能を説明する図である。図２において、「KEY＿INPUT」はフィールドからのオン・オフ入力信号とし、「RAMP＿OUTPUT」は、フィールドに配置されたランプのオン・オフを制御する出力する制御信号であるとする。また、図２中の「PASSWORD」は、ユーザがＤＣＳ操作監視端末１１２（図３参照）を操作して入力されるパスワードであるとする。図２は、パスワードが入力されており、且つ、オン・オフ入力信号が入力された場合に、ランプのオン・オフを制御する制御信号が出力されることを表している。

ここで、図４に示す構成の統合システム１００において、仮に、ユーザが図３に示すＤＣＳ操作監視端末１１２を操作してパスワードを入力し、且つ、フィールドからのオン・オフ入力信号があった場合を考える。入力されたパスワードは、通信バスＢ１００を介して安全制御ステーション１２１に入力されるが、安全エンジニアリングステーション１２２には入力されない。なぜならば、安全エンジニアリングステーション１２２は、安全制御ステーション１２１に設けられた統合機能部１３４に相当する構成を備えてはいないからである。このため、図４に示す構成の統合システム１００においては、安全エンジニアリングステーション１２２のシミュレータ１４２で実行されているアプリケーションプログラムのパスワードファンクションブロック機能の試験（デバッグ）を行うことはできない。

これに対し、図１に示す本実施形態のプログラム作成装置１０では、ＤＣＳ制御ステーションシミュレータ１１、仮想ＤＣＳ操作監視端末１２、及びＤＣＳエンジニアリング部１３からなる仮想的な分散制御システムとの間の仮想通信バスＢを介した通信を可能とする統合機能部２４が安全制御ステーションシミュレータ１４に設けられいる。しかも、この安全制御ステーションシミュレータ１４ではアプリケーション作成部１５で作成されたアプリケーションプログラムが実行されている。

このため、図３に示すＤＣＳ操作監視端末１１２に相当する仮想ＤＣＳ操作監視端末１２からパスワードが入力され、且つ、フィールドからのオン・オフ入力信号があったとすると、パスワードが仮想通信バスＢを介して安全制御ステーションシミュレータ１４に入力される。この結果として、安全制御ステーションシミュレータ１４からは、図２に示すランプのオン・オフを制御する制御信号が出力され、これにより、パスワードが入力されない場合、及び入力されている場合の何れの場合においても試験することができる。この結果として何れの場合であってもデバッグが可能となる。

以上説明した本実施形態のプログラム作成装置は、ＤＣＳ制御ステーションシミュレータ１１、仮想ＤＣＳ操作監視端末１２、及びＤＣＳエンジニアリング部１３からなる仮想的な分散制御システムと、仮想通信バスＢを介して仮想的な分散制御システムと通信が可能であり、作成されたアプリケーションプログラムに基づいた安全制御を行う安全制御ステーションシミュレータ１４とを備えているため、実際の分散制御システム、実際の安全制御ステーション、及びこれらを実際に接続する通信バス等のハードウェアがなくとも統合システムで用いるアプリケーションプログラムの動作確認（デバッグ）を行うことができる。これにより、上記のハードウェアの設置場所に縛られずにデバッグを行えるため、効率的且つ安価にデバッグを行うことができ、アプリケーションプログラムの開発費用の削減が可能である。

以上、本発明の実施形態によるプログラム作成装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、主としてアプリケーションを作成する場合を例に挙げて説明したが、既に作成されているアプリケーションの編集、デバッグを行う場合にも本発明を用いることができる。

また、上記実施形態では、安全制御ステーションで実行されるアプリケーションプログラムの作成、編集、及びデバッグを行う場合を例に挙げて説明した。上述した安全制御ステーションシミュレータ１４は、安全制御ステーションの実物の基本ソフトウェアのソースコードを流用して作成される。このため、安全制御ステーションの基本ソフトウェア自体を安全制御ステーションシミュレータ１４上で動作させ、その動作を確認してデバッグを行うことができる。これにより、安全制御ステーションの基本ソフトウェアの修正も効率的且つ容易に行うことができる。

本発明の一実施形態によるプログラム作成装置の構成を示すブロック図である。 パスワードファンクションブロック機能を説明する図である。 従来の統合システムの構成を示すブロック図である。 安全制御ステーション１２１及び安全エンジニアリングステーション１２２の要部構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ プログラム作成装置
１１ ＤＣＳ制御ステーションシミュレータ
１２ 仮想ＤＣＳ操作監視端末
１３ ＤＣＳエンジニアリング部
１４ 安全制御ステーションシミュレータ
１５ アプリケーション作成部
１６ 通信部

Claims (4)

1. 分散制御システムと安全計装システムとが統合された統合システムで用いられるプログラムを作成するプログラム作成装置であって、
   前記分散制御システムを仮想的に実現する第１シミュレータと、
   仮想通信バスを介して前記第１シミュレータと通信が可能であり、前記プログラムに基づいた安全制御を行う前記安全計装システムを仮想的に実現する第２シミュレータと
   を備えることを特徴とするプログラム作成装置。
2. ユーザの操作に基づいて、前記プログラムの作成、編集、及びデバッグの少なくとも１つを実行するアプリケーション作成部を備えることを特徴とする請求項１記載のプログラム作成装置。
3. 前記仮想通信バスを介して前記第２シミュレータと通信可能であり、前記アプリケーション作成部で作成された前記プログラムを前記第２シミュレータに転送する通信部を備えることを特徴とする請求項２記載のプログラム作成装置。
4. 前記第１シミュレータは、前記分散制御システムの動作を制御する制御ステーションを仮想的に実現する仮想制御装置と、
   前記分散制御システムの操作及び監視を行う操作監視端末を仮想的に実現する仮想操作監視端末と
   の少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のプログラム作成装置。

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